Методика производства строительного водопонижения на объекте "Проект застройки участка индивидуального строительства № 15 в юго-восточной части Новобелицкого района г. Гомеля"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Курсовая работа составлена на основании отчета по производственной практике: «Проект застройки участка индивидуального строительства № 15 в юго-восточной части Новобелицкого района г. Гомеля».

Дата выдачи курсовой работы 1 февраля 2010 года. Срок сдачи работы 15 апреля 2010 года.

Основной целью курсовой работы является углубление и закрепление теоретических знаний, полученных при изучении курсов таких учебных дисциплин как «Динамика подземных вод», «Гидрогеология», «Инженерная геология» для всестороннего использования их в профессиональной подготовке и для выработки умений и навыков проведения научных исследований в области инженерной геологии и гидрогеологии.

Основой для написания курсовой работы послужили материалы, предоставленные непосредственно на предприятии ОАО «БУРОВАЯ КОМПАНИЯ «ДЕЛЬТА». В курсовой работе предоставлена информация о работе, которая была проведена буровой компанией по водопонижению для района строительного водопонижения в Новобелицком районе.

Для наглядности и лучшего понимания содержания работы, по проекту, имеются графические приложения.

1. Административное положение и физико-географические условия района

Гомельская область занимает юго-восток Республики Беларусь, лежит в умеренном климатическом поясе. С запада на восток область простирается почти на 300 км, а с севера на юг -- на 241 км. Физико-географическое положение Гомельской области определяется тем, что большая ее часть лежит в пределах Полесской и Приднепровской низменностей. Область занимает центральную часть западной окраины Восточно-Европейской равнины.

Район работ в административном отношении находится на южной окраине Новобелицкого района г. Гомеля, на территории микрорайона № 15 индивидуальной застройки, восточнее ГЦРМ [3, с. 7].

1.1 Рельеф

Рельеф района формировался в результате длительного геологического развития территории под влиянием эндогенных и экзогенных факторов.

Современный рельеф сформировался в результате деятельности экзогенных процессов и здесь ведущая роль принадлежит реликтовой морфоструктуре, хотя важную роль играет и азональный рельеф, созданный аллювиальными, болотными, суффозионно-просадочными, гравитационными процессами.

Разнообразие форм и комплексов рельефа на территории района образуют закономерные сочетания, что позволяет выделить естественные территориальные геоморфологические единицы разного ранга. Наиболее широкими распространенными типами рельефа являются среднечетвертичные моренно-зандровые равнины [4, с. 5].

Территория района находится на территории Полесской низменности. В геоморфологическом отношении строительная площадка находится в пределах древней аллювиальной равнины. Рельеф территории ровный. Абсолютные отметки поверхности земли 124,7-125,0 м.

Рельеф, созданный четвертичными оледенениями, изменялся под влиянием современных и рельефообразующих процессов. Здесь ведущую роль играют суффозионные процессы, морозное пучение, а также появление верховодок. Здесь же может сказываться техногенное влияние соседних участков: техногенное подтопление, загрязнение подземных вод, влияние водозаборов [8, с. 7-8].

1.2 Гидрогрофия

Территория Полесской низменности дренируется преимущественно реками бассейна Припяти и в меньшей мере притоками Сожа, Днепра и Буга.

Сож - второй по величине и водности приток Днепра. Средний уклон Сожа 0,1 ‰. Густота речной сети в бассейне Сожа составляет 0,38 км/км². Основные притоки Сожа на территории Гомельской области: Беседь, Ипуть, Уть (левые) и Уза (правый).

Трапециевидная долина Сожа при слиянии с долиной Днепра достигает 20 км. Склоны реки пологие и умеренно крутые высотой 15-25 м, изрезанные оврагами, ложбинами и долинами притоков. В долине отчетливо выделяются широкая пойма с двумя уровнями и две надпойменные террасы. Ширина поймы, пересекаемой многочисленными ложбинами, старыми руслами и озерами-старицами, вниз по течению возрастает до 5-6 км. Затапливается она на глубину до 4-5 м сроком на 5-30 суток. В извилистом русле Сожа встречаются небольшие песчаные острова, покрытые зарослями ивы. Ширина русла - 90-125 м (местами - до 230 м). Дно песчаное, реже - песчано-илистое. Берега преимущественно пологие, на излучинах - обрывистые.

Многолетние наблюдения показывают, что на весеннее половодье приходится 57 % годового стока.

Основой питания реки служит часть атмосферных осадков, остающаяся от испарения и транспирации [8, с. 11-12].

1.3 Климат

Климат территории района, как и всей Беларуси, умеренно-континентальный. Основное влияние на климат района застройки, как и всего Гомеля, оказывает морской умеренный воздух с Атлантического океана, он приносит неустойчивую погоду с осадками.

Континентальный умеренный воздух на территорию приходит с востока. Зимой он приносит похолодание, особенно при установлении антициклонной циркуляции. Летом, с приходом континентально-умеренного воздуха, устанавливается теплая сухая погода.

На температурный режим почв на территории строительства оказывает влияние ее механический состав и тип, влажность, состояние поверхности, растительный и снеговой покров. По данным наблюдений на метеостанции в Гомеле, в зимнее время средняя месячная температура поверхности почвы мало отличается от средней температуры воздуха, а в летние месяцы она выше температуры воздуха на 2-3 градуса.

Среднегодовая величина атмосферного давления на территории района составляет на высоте 125 м над уровнем моря 751 мм рт. ст. Давление в основном изменяется очень плавно и медленно.

Территория района застройки расположена в зоне достаточного увлажнения. Годовая сумма осадков 610 мм. Около 70 % осадков выпадает в теплый период года с апреля по октябрь. Это интенсивные, часто ливневые непродолжительные осадки. Снежный покров появляется в среднем в первой половине ноября, но лишь с 15 декабря по 21 марта он залегает устойчиво. Высота снежного покрова невелика, к концу зимы она достигает 20 см и только в отдельные снежные зимы 50 -- 60 см [8, с. 14-17].

1.4 Почва

Территория полигона входит в состав Кировско-Кормянско-Гомельского почвенного подрайона. На территории преобладают дерново-подзолистые, местами заболоченные почвы, развивающиеся на водно-ледниковых песчано-пылеватых супесях. Встречаются дерновые и дерново-карбонатные заболоченные почвы, аллювиальные, пойменные заболоченные и торфяно-болотные. На территории Гомеля почвы представлены насыпными, намывными грунтами и культурными слоями. Большая часть почвенного покрова территории представлена естественными почвами, в состав которых входят; дерново-подзолистые, аллювиальные, водно-ледниковые, болотные, торфяно-болотные и т.д.

Грунты культурных слоев являются сложными образованиями. По вещественному составу и свойствам грунты этого слоя отличаются от нижележащих естественных пород [4, с. 7].

1.5 Растительность и животный мир

Растительный мир исследуемой территории весьма разнообразен. В современном растительном покрове района более 1400 видов, в том числе около 1370 видов покрытосеменных, голосеменных, папоротниковых, хвощевидных, сотни видов низших растений, водорослей, грибов, лишайников.

Характерная особенность флоры -- значительное количество лесостепных и степных растений. Около 90 % всех высших растений области -- травянистые.

Разнообразие геоморфологических, почвенно-гидрологических и климатических условий определяет зональность растительности. Произрастающие на территории виды растений участвуют в образовании луговых, лугово-болотных, кустарниковых и водно-растительных сообществ, составляющих главное национальное богатство.

Животный мир, как и флора, изучаемой территории, формировались в тесной связи с геологической историей территории. В современной фауне исследуемой территории более 400 видов позвоночных и несколько десятков тысяч беспозвоночных животных [4, с. 8].

1.6 Коммуникации

Территорию района застройки пересекает дорога с твердым покрытием, как асфальтированная, так и грунтовая.

2. Геологическое строение изучаемой территории

2.1 Стратиграфия и литология

Стратиграфия дочетвертичных отложений

Изучаемая территория располагается в пределах двух структур первого порядка: Воронежская антеклиза, Припятский прогиб.

Рисунок 1 - Карта тектонического районирования территории Беларуси (по Р.Г. Гарецкому, Р.Е. Айзбергу) 1 -- Бобовнянский погребенный выступ, 2 -- Бобруйский погребенный выступ, 3 -- Вилейский погребенный выступ, 4 -- Воложинский грабен, 5 -- Ивацевичский погребенный выступ, 6 - Мазурский погребенный выступ, 7 - Центрально-Белорусский массив, 8 -- Гремячский погребенный выступ, 9 -- Клинцовский грабен, 10 -- Суражский погребенный выступ, 11 - Гомельская структурная перемычка, 12 - Микашевичско-Житковичский выступ, 13 - Припятский грабен, 14 - Северо-Припятское плечо, 15 - Витебская мульда, 16 - Могилевская мульда, 17 - Центрально-Оршанский горст, 18 - Червенский структурный [1, с. 12].

В геологическом строении района принимают участие верхнеархейские и протерозойские, палеозойские, мезозойские и кайнозойские породы осадочного чехла. Кристаллический фундамент залегает на отметках от -0,4 км на Воронежской антеклизе и до -5,5 км в пределах Припятского прогиба. Мощность осадочного чехла изменяется от 0,5 км в пределах Воронежской антеклизы и до 5,6 км в пределах Припятского прогиба [1, с. 54].

Стратиграфический разрез изучаемого района представлен породами архейской, протерозойской, палеозойской, мезозойской и кайнозойской эратем.

Архей - протерозойская эратема (AR-PR)

Скважиной «Новобелица-96» также были вскрыты отложения архей- протерозойской эратемы на глубине 525,6 м, вскрытая мощность 14,5 м. Данные по литологическому составу отсуствуют.

Протерозойская эратема (PR)

Породы протерозойской эратемы представлены отложениями среднего и позднего протерозоя. Данные по литологическому составу отсутствуют.

Палеозойская эратема (PZ)

Породы палеозойской эратемы представлены отложениями девонской, каменноугольной и пермской систем.

Девонская система (D)

Породы девонской системы широко представлены на территории исследуемого района и являются породами среднего и верхнего отдела, которые несогласно залегают на отложениях верхнего протерозоя. В литологическом отношении породы представлены пачкой переслаивающихся глин, алевритов, песчаников, доломитов, мергелей.

Каменноугольная система (С)

Отложения каменноугольной системы вскрываются скважиной Пионерская (по каротажу и трактуются как нерасчлененная толща (D₃ pl+C). Но по литологическому составу данные отсутствуют.

Пермская система (P)

Отложения пермской системы имеют ограниченное распространение на территории района и вскрыты не всеми скважинами. Верхний и нижний отделы пермской системы были вскрыты скважиной Новобелица 96. Породы несогласно ложатся на отложения девонской системы. В литологическом отношении представлена песчаником рыхлым, с прослойками и пропластами глин, песков, алевритов. Породы нижнего отдела распространены с глубины 449,0 м.

Мезозойская эратема (MZ)

Мезозойская эратема представлена триасовой, юрской и меловой системами. По скважинам установлены довольно полные стратиграфические разрезы.

Триасовая система (Т)

Триасовая система представлена нижним и средним отделом. В литологическом отношении, вскрытые породы представлены: песчаником голубовато- серым, мелкозернистым, кварцевым; глиной голубовато- серой, плотной; песчаник светло-серый; алевролит светло-серый, слоистый. Общая мощность - 65,0 - 70,0 м.

Юрская система (I)

Породы юрской системы широко распространены в районе строительства. В стратиграфическом разрезе отсутствуют лишь отложения нижнего отдела. Породы среднего и верхнего отделов залегает несогласно на триасовых отложениях.

В литологическом отношении толща сложена переслаиванием песчаников, глин, алевритов с включениями известняков и мергелей. Общая мощность - 100,0 м.

Меловая система (K)

Меловые отложения широко распространены на территории исследуемого района. Присутствуют достаточно полные стратиграфические разрезы.

В литологическом отношении породы системы представлены мелом белым писчим, песком, песчаником, глиной с прослоями алевритов. Общая мощнось-45,5 м.

Меловые отложения подстилаются терригенной толщей, сложенной алевролитом, песками и песчаниками, гравелитом изверженных пород на известковом цементе. В основании меловой толщи залегают глины черные, аргиллитоподобные.

Палеогеновая система (P)

Отложения палеогеновой системы широко распространены на территории изучаемого района строительства. Палеогеновые отложения вскрываются на глубинах от 6,0 м до 33,6 м. Отложения представлены породами терригенного происхождения: песчаником, кварцево- глауконитовым; песком кварцевым мелкозернистым, светло- желтый; глиной темно-серой, плотной.

Стратиграфия и литология четвертичных отложений

Четвертичная система (Q)

Отложения четвертичной системы сплошным чехлом покрывают площадь исследуемого района. Среди них можно выделить моренные, флювиогляциальные отложения времени отступления ледника, озерные, болотные, аллювиальные, делювиальные, пролювиальные, эоловые и техногенные отложения. По литологическим особенностям встречаются пески, супеси, глины, торф, сапропель, ил, болотная железная руда. Отложения отличаются чередованием различных фаций в разрезе и по простиранию, что подтверждается бурением и другими наземными выработками. Мощность четвертичных отложений в пределах изучаемого района меняется в интервале от 0,2 до 10,6 м [4, с. 10].

Верхнее звено

Аллювиальные отложения надпойменных террас (alllpz)

Среди этих отложений в пределах изучаемого района выделены I и II надпойменные террасы. Эти отложения выходят на дневную поверхность. Литологически -- это песок желтый разнозернистый мощность 0,5-9,0 м.

На территории изучаемого района первая надпойменная терраса представлена песком мелкозернистым, серым, плотным, а вторая надпойменная терраса выходит на дневную поверхность в виде песков пылеватых, плотных.

2.2 Тектоника

Через Гомель проходят разломы северо-западного простирания и имеют устойчивое направление по азимуту 305-315°. Это прямолинейные, разной протяженности разломы типа сбросов и сдвигов. По площади они распространены неравномерно. Намечаются зоны шириной около 40-50 км сближенных прерывистых разломов. Зоны разломов северо-западного простирания, являясь секущими по отношению ко всем структурам фундамента, ограничиваются с юго-запада Восточно-Европейской платформой. Время заложения этих разломов приходится на конец раннего протерозоя, о чем свидетельствует появление в это время пояса анортозит-рапакивигранитных плутонов, вытянутых также параллельно краю платформы, и формирование даек северо-западного простирания, сложенных субщелочными долеритами - производными мантийных щелочнобазальтовых магм [8, с. 33-34].

2.3 История геологического развития в четвертичное время

Согласно исследованиям белорусских геологов, ледники 5 раз покрывали территорию Беларуси в четвертичный период. Выделяются наревское, березинское, днепровское, сожское и поозерское оледенения. В антропогеновый период местность находилась под мощными толщами льда березинского и днепровского оледенений. В более поздние ледниковые времена по прадолине Сожа в сторону юга стекали талые воды. В течение александрийского, шкловского, муравинского межледниковий и голоцена шло формирование долины р. Сож и развивались склоновые процессы на водоразделах.

Накопление толщ отложений толщ ледниковой формации связано с участием высокого залегания фундамента и прочных пород платформенного чехла, зонами активизирующихся разломов. Однако устойчивое поднятие значительных площадей определили снижение на этих участках мощностей четвертичных отложений [8, с. 37].

Отложения четвертичной системы на территории района строительства распространены повсеместно и подстилаются отложениями палеогена. Они представлены преимущественно песчаными отложениями, алевритами, глинистыми песками, алевролитами, глинами.

Аллювиальный комплекс слагают отложения надпойменных террас реки Сож (1-я и 2-я надпойменные террасы).

Отложения надпойменных террас реки Сож распространены повсеместно. Залегают с поверхности. Аллювиальный комплекс представлен песками разнозернистыми, слоистыми с линзами песчано-гравийного материала, старичных супесей и торфа. Мощность вскрытых отложений составляет от 3,5 до 10,6 м.

В течение голоцена на территории района продолжали накапливаться аллювиальные отложения, накапливающиеся по древним ложбинах стока.

Естественный почвенный покров Гомеля значительно преобразован. Природные почвы заменены урбоземами с перемешанными горизонтами, материнскими породами, щебнем, битым кирпичей, песком и техногенным мусором. На территории района аллювиальные отложения залегают на поверхности, редко перекрываются болотными образованиями. Они представлены аллювием пойменных фаций [4]. Пойменные отложения представлены песками плотными, пылеватыми, мелкозернистыми, реже песчаниками, супесями заторфованными, торфом с прослоями песка, глинистыми мергелями.

2.4 Гидрогеологические условия

В гидрогеологическом отношении территория площадки характеризуется наличием безнапорного водоносного горизонта древних аллювиальных отложений. Водовмещающие породы представлены песками мелкими. Изыскания выполнялись в период гидрологического максимума. Мощность водонасыщенных отложений на период изысканий 8,2 метра. Уровень грунтовых вод устанавливается на глубине 2,2 м отметках 122,6 м

С глубины 10,4 м залегают палеогеновые отложения, представленные алевритами, являющимися водоупорными породами.

Прогнозируемый максимальный уровень при расчётах водопонизительной установки принят на глубине 1,4 м на отметке 123,4 м.

Основным источником питания водоносного горизонта является инфильтрация атмосферных осадков.

Коэффициент фильтрации водонасыщенных отложений, представленных песками мелкими и составляет 7,5 м/сут [3, с. 6].

Питание водоносного горизонта осуществляется в основном за счет инфильтрации атмосферных осадков. Дренируются воды речной сетью.

По химическому составу воды гидрокарбонатные кальциево-магниевые, пресные, с минерализацией до 0,4 г/дм³, умеренно жесткие, подвержены поверхностному загрязнению.

Агрессивное воздействие среды на железобетонные конструкции определяется степенью агрессивности грунтов. По данным химических анализов водных вытяжек пески слабоагрессивны к бетону W 4 и неагрессивны к бетону W 6 и W 8 [3, с. 14].

3. Техника безопасности при производстве буровых и гидрогеологических работ

3.1 Гидрогеологические работы

3.1.1 Арматура скважин, а также оборудование, применяемое при производстве откачек эрлифтом и нагнетаний, должно быть опрессовано на полуторное рабочее давление. Результаты опрессовок должны оформляться актами.

3.1.2 Верхний край колонны обсадных труб, которыми закреплена скважина, не должен иметь зазубрин или режущих кромок.

3.1.3 Вода из скважины по трубопроводу или шлангу должна отводиться за пределы рабочей площадки. При этом должна исключаться возможность затопления жилых и производственных помещений, размыва дорог.

Трубопровод или шланг для отвода воды должен иметь уклон от скважины к месту сброса не менее одного градуса и надежно закрепляться.

3.1.4 Не допускается:

- производить наблюдения в фонтанирующих скважинах до оборудования их устья;

- находиться под трубой, отводящей воду из скважины;

- стоять напротив водоотводящей трубы.

3.1.5 Не допускается производить опытные откачки из колодцев с ветхой крепью, а также из скважин, шурфов и шахт с незакрепленными устьями. При откачках из шурфов, шахт или скважин, начинающихся шурфами, устья выработок должны быть перекрыты прочными щитами.

3.1.6 При замере дебита с помощью мерных баков необходимо:

- устанавливать баки на специальную площадку, обеспечивающую их

устойчивость;

- при емкости бака более 200 л оборудовать его специальным сливным устройством.

3.1.7 Не допускается в скважинах, выделяющих горючие газы:

- производить замеры электрическими контактными уровнемерами и

другими взрывоопасными приборами;

- курить или находиться с открытыми источниками огня у скважины.

3.1.8 При производстве откачки в летнее время оборудуется укрытие от дождя и ветра, а зимой - отапливаемое помещение.

3.1.9 При откачках воды из скважины желонками для отвода их от устья скважины и слива воды должен быть отводящий желоб.

3.1.10 Не допускается опускать в скважину секции фильтров, бурильные и обсадные трубы длиной более 0,8 м высоты вышки или предельной высоты подъема крана.

3.1.11 Установка, спуск и подъем фильтров при глубине скважины более 5 м, а также при диаметре фильтров более 0,75 м должны производиться при помощи грузоподъемных механизмов.

3.1.12 Не допускается при откачках погружным насосом с электроприводом:

- монтировать водоподъемную колонну насоса без применения соответствующих механизмов, приспособлений и хомутов для труб;

- производить спуск и подъем насоса при необесточенном кабеле;

- прокладывать кабель к электродвигателю насоса со стороны работающей бригады или лебедки; питающий кабель должен прикрепляться на водоподъемной колонне скобами, расположенными на расстоянии не более 1,5 м друг от друга;

- пусковые механизмы электропогружных насосов должны устанавливаться в будках или помещениях, закрывающихся на замок.

3.1.13 На вводе сети питания к насосным агрегатам (рядом с рабочей площадкой опытной установки) должен быть установлен общий разъединитель, при помощи которого в случае необходимости может быть полностью снято напряжение с электрооборудования.

3.1.14 Гидрогеологические наблюдения в действующих и заброшенных горных выработках должны производиться при условии соблюдения требований раздела VI настоящих Правил.

3.1.15 При откачках насосами, устанавливаемыми в шурфах или шахтах, полки (подмости), на которых размещаются насосы, должны иметь ограждения.

3.1.16 Насосная установка для нагнетания должна иметь два манометра: на насосе и на заливочной головке тампонирующего устройства.

3.1.17 Перед установкой тампонов в скважины необходимо:

- проработать ствол скважины и проверить его шаблоном;

- убедиться в исправности соединений у одно- и двухколонных тампонов; у пневматических и гидравлических тампонов проверить исправность предохранительных клапанов, воздушных, водяных магистралей и изолирующих устройств.

3.1.18 При установке одно- и двухколонных тампонов в скважине допускается наращивать ключи патрубками. Патрубок должен быть изготовлен из бесшовной трубы. Длина сопряжения патрубка с ключом должна быть не менее 0,2 м. Общая длина ключа с патрубком не должна превышать 2 м.

3.1.19 Трубопроводы для подачи воды в скважину при напоре выше 5 атмосфер и отсутствии прочих естественных опор должны прокладываться на подставках (козлах).

3.1.20 Не допускается продавливание с помощью насосов «пробки», образовавшейся в трубопроводах. Проведение опыта должно быть приостановлено и может быть возобновлено после устранения «пробки».

3.1.21 Не допускается находиться по окончании нагнетания воды в исследуемый интервал скважины и после закрытия вентиля у водомера около воздушного крана, через который может фонтанировать вода из скважины.

3.1.22 Временные хранилища воды (котлованы) глубиной 1 м и более для производства опытов должны ограждаться перилами высотой не менее 1,2 м или перекрываться настилом из досок.

3.1.23 При определении коэффициента фильтрации горных пород методом налива в шурфы и скважины:

- стенки шурфа в неустойчивых породах должны быть закреплены на всю глубину выработки;

- мерные баки для подачи воды следует располагать на расстоянии не менее 1 м от устья шурфа и надежно их укреплять;

- устье скважины должно быть укреплено, а шурф закрыт щитом с отверстиями для замеров уровней воды.

3.1.24 При производстве режимных наблюдений необходимо:

- обследовать объекты режимных наблюдений и выбрать безопасные маршруты движения; опасные места (карстовые воронки, провалы, топи и «окна» на болотах и тому подобное) обозначить на местности; в случае невозможности их обхода следует оборудовать переходы;

- устраивать на подходах к водомерным постам при крутых береговых склонах лестницы, сходни, ступенчатые трапы, подходные мостки, оборудованные перилами высотой не менее 1,2 м, очищать их от грязи, снега, льда и при необходимости посыпать песком или золой;

- составить схему, план и график ведения наблюдений;

- закрепить за каждой группой работников участки с указанием точного маршрута движения;

- при направлении группы на удаленные участки определить места промежуточных ночевок и контрольное время возвращения.

3.1.25 Работники, выполняющие крепление водомерных реек к сооружениям, должны страховаться от падения в воду предохранительным поясом.

3.1.26 При производстве режимных наблюдений не допускается:

- направлять для замеров менее двух человек (выполнение гидрорежимных наблюдений в черте городов и населенных пунктов допускается одним наблюдателем);

- производить наблюдения в пургу, метель и в темное время суток и тому подобное;

- входить в воду и подходить к рейке для производства отсчетов, если около рейки имеется плавающий лед;

- включать в наблюдательную сеть колодцы, не имеющие срубов или ограждений или угрожающие обвалом;

- оборудовать устья газирующих скважин в низинах, шурфах и в других местах, где имеются условия для скопления газа.

У газирующих скважин необходимо выставлять предупредительные надписи [9].

3.2 Буровые работы

3.2.1 Сооружение буровой установки, размещение оборудования, привышечных сооружений, прокладка сетей энергоснабжения, топливопроводов должны производиться по схемам, утвержденным руководителем организации.

3.2.2 До начала сооружения буровой установки территория площадки должна быть очищена и спланирована, иметь подъезды и устройства для отвода воды. По размерам площадка должна соответствовать нормам отвода земель под сооружение скважин.

3.2.3 Буровая установка должна быть обеспечена механизмами и приспособлениями, повышающими безопасность работ, в соответствии с приложением 19 к настоящим Правилам.

3.2.4 Все лица, находящиеся на буровой площадке, обязаны носить защитные каски.

В холодное время года каски должны быть снабжены утепленными подшлемниками. Работники без защитных касок и других необходимых средств индивидуальной защиты к выполнению работ не допускаются [9].

4. Технология сооружения водопонизительной системы

4.1 Сооружение водопонизительных скважин

Бурение водопонизительных скважин осуществляется установками УРБ 2,5А или УРБ 2А2 вращательно-роторным способом с прямой промывкой, трехшарошечным долотом диаметром 490 мм с применением безглинистого бурового раствора. Глубина бурения 13,5 м.

В скважину устанавливается фильтровая колонна диаметром 219 мм общей длиной 13,5 м. Длина надфильтровой части 4,9 м (из них 0,5 м над землёй). Фильтр проволочный диаметром 219 мм длиной 6 м. Длина отстойника 3,1 м.

С целью увеличения дебита водопонизительных скважин предусматривается устройство гравийного фильтра для создания в прифильтровой зоне скважин области минимальных гидравлических сопротивлений. Качественная гравийная обсыпка соответствующей толщины и гранулометрического состава является эффективным способом предупреждения пескования скважин и кольматации фильтров.

Засыпка гравийного материала предусматривается в восходящем потоке от забоя до поверхности земли. В качестве материала для обсыпки используют отсортированные и промытые от пылевато-глинистых частиц песчано-гравийные смеси, которые не содержат фракции диаметром менее 0,5 мм и более 7 мм.

После окончания установки фильтровой колонны и комплекса работ по гравийной обсыпке скважины немедленно производится прокачка до полного осветления воды.

По окончании бурения скважины и оборудования её фильтром составляется исполнительный геолого-технический разрез, в который включаются все данные о скважине, её конструктивные особенности.

По завершении водопонизительных работ все скважины подлежат извлечению и тампонажу методом засыпки грунтом.

4.2 Сооружение наблюдательных скважин

Глубина наблюдательных скважин 10 м. Фильтр устанавливается в интервале 7,5-9,5 м. Длина отстойника 0,5 м.

В результате наблюдений устанавливают эффективность работы водопонизительной системы и получают данные для своевременной корректировки её параметров.

Наблюдательные скважины снабжаются крышками, во избежание засорения посторонними предметами и загрязнения подземных вод. Частота измерений должна соответствовать динамике развития водопонижения. На начальной стадии снижения уровня при неустановившемся режиме замеры производятся один раз в смену. При установившемся режиме замеры производятся реже. Результаты замеров заносятся в специальный журнал и оформляют в виде графиков. Измерения производятся электроуровномером или хлопушкой на слух.

Бурение двух наблюдательных скважин осуществляется вращательно-роторным способом с прямой промывкой трехшарошечным долотом диаметром 243 мм с применением безглинистого бурового раствора. Глубина бурения 10 м. В скважину помещается фильтровая колонна диаметром 114 мм, в том числе: надфильтровая часть +0,7-7,0 м (над землёй 0,7 м), водоприемная часть 7,0-9,5 м и отстойник 9,5-10,0 м.

Фильтр наблюдательной скважины обсыпается гравием. Интервал обсыпки 5-10 м.

Наблюдательная скважина подготавливается к работе прокачкой эрлифтом для выноса шлама и создания естественного фильтра.

Наблюдения за уровнем подземных вод можно производить и в отключенных водопонизительных скважинах, или в скважинах, по каким либо причинам не работающих.

По завершении работ наблюдательные скважины подлежат извлечению и тампонажу засыпкой грунтом.

4.3 Опробование скважин

После установки фильтра водопонизительная скважина должна быть проверена на водопоглощение наливом воды. Если в проверяемой скважине наблюдается резкое замедление поглощения воды по сравнению с другими скважинами, следует выяснить причину этого и принять меры к восстановлению работоспособности скважины.

После проверки скважин на водопоглощение необходимо немедленно произвести откачку воды (прокачку) с помощью эрлифта для удаления шлама и промывки гравийной обсыпки. Прокачку следует выполнять до полного осветления воды.

До приёмки и ввода водопонизительных скважин в эксплуатацию должна производиться опытная откачка каждой скважины.

Опытная откачка производится с целью установления гидрогеологических параметров. Определяется дебит скважины, достигаемое понижение и удельный дебит. Общая продолжительность откачки воды из водопонизительной скважины - 1 сутки.

Уровень воды в скважине следует замерять с точностью до 0,1 % глубины замеряемого уровня воды.

Сброс воды из водопонизительной скважины при прокачке и опытной откачке осуществляется следующим образом:

Первая порция загрязнённой воды, содержащая большое количество шлама и песка, в течение первых 30 минут выбрасывается на свободную территорию с помощью гибкого рукава.

По мере осветления воды водосбросной рукав направляется в близлежащий мелиоративный канал. Объём воды, сбрасываемой из каждой водопонизительной скважины в течение 23,5 часа, ориентировочно составит 240 м³/сутки.

Для предотвращения повреждения откосов и дна мелиоративного канала предусматривается устройство для гашения скорости воды.

Аналогичным образом прокачиваются и наблюдательные скважины. Время прокачки наблюдательной скважины 6 часов, из них - первые 15 минут загрязнённая песком вода сбрасывается на свободную территорию вблизи скважины, а затем, по мере осветления, в мелиоративный канал. Ориентировочный приток воды из каждой наблюдательной скважины за этот период составит около 2-3 м³.

Природные подземные воды отложений четвертичной системы по своему химическому составу не окажут отрицательного воздействия на окружающую среду.

4.4 Организация сброса воды при производстве строительного водопонижения

Сброс воды при производстве строительного водопонижения осуществляется следующим образом:

Проектируемые водопонизительные скважины обвязывается стальным напорным водосборным коллектором диаметром 2198 мм длиной 86 м.

Далее сброс воды осуществляется по водосбросному коллектору диаметром 2198 мм длиной 540 м в северном направлении в мелиоративный канал. Место сброса воды ниже по течению от строительной площадки обусловлено тем, что состояние каналов неудовлетворительное и существует опасность подтопления домов.

Общая длина коллектора диаметром 2198 мм составляет 626 м.

В конце водосбросного коллектора необходимо установить прибор или устройство для измерения общего расхода откачиваемой воды.

Для предотвращения повреждения откосов и дна мелиоративного канала предусматривается устройство для гашения скорости воды.

В случае перерыва в работе водопонизительной установки трубопроводы должны опорожняться от воды, особенно при наступлении морозов. Для обеспечения опорожнения трубопроводов укладка их должна производиться с обязательным соблюдением уклонов [3, с. 20-21].

4.5 Эксплуатация водопонизительной системы в зимнее время

При эксплуатации водопонизительной системы в зимних условиях должны быть предусмотрены меры по утеплению насосного оборудования и коммуникаций, а также по опорожнению водопонизительных установок от воды на случай их остановки.

Все зимние мероприятия должны проводиться до наступления отрицательных температур.

Всю водопроводную арматуру обматывают теплоизоляционным материалом.

Сбросные трубопроводы, проложенные на поверхности земли, утепляются в случае небольшого расхода и медленного движения воды в трубопроводе. Все трубопроводы оборудуются вентилями для слива воды на случай остановки насосов. Место слива устраивают таким образом, чтобы образование наледи вблизи трубопровода исключалось. Устраняют все подтекания в соединениях трубопроводов и водопроводной арматуры. Трубопроводы не следует прокладывать непосредственно по земле [3, с. 21].

4.6 Тампонаж скважин по окончании строительного водопонижения

По окончании водопонижения все узлы (водосбросной коллектор, пусковые электрические устройства, кабели, линии электропередач) демонтируются, скважинные насосы извлекаются на поверхность и всё оборудование вывозится со строительной площадки.

Далее производится тампонаж шести водопонизительных и двух наблюдательных скважин.

Тампонаж скважин выполняется во избежание возможных со временем подвижек грунта при обрушении незаполненных тампонажным материалом интервалов и с целью изоляции водоносных горизонтов от загрязнения.

Ликвидация скважин предусматривает извлечение фильтровых колонн водопонизительных и наблюдательных скважин и заполнение освободившегося пространства тампонажным материалом.

Тампонажный материал приготовляют из вязкой глины или используется местный грунт. Влажность глины должна быть минимальной, чтобы она сохранила способность набухать в скважине.

Шарики из глины диаметром на 30-40 мм меньше диаметра скважины бросают в скважину и, заполнив её на высоту 1,0-1,5 м, глину трамбуют [3, с. 21-22].

Тампонаж скважин можно производить другим местным грунтом

Ликвидация скважин должна быть оформлена актом на скрытые работы по демонтажу скважин с указанием места заложения скважин, способов их ликвидации, объёмов работ и материалов.

5. Расчет эрлифта

Эрлифты, или воздушные водоподъемники, применяют для подъема подземных вод с больших глубин. Схема устройства эрлифта приведена на рисунке 2. В скважину ниже уровня воды в ней опускают две трубы: большого диаметра -- водоподъемную 5 и малого -- воздушную 4. Нижний конец водоподъемной трубы открыт.

Рисунок 2 - Схема установки эрлифта [6]:

1 -- сборный бачок; 2 -- воздушный аккумулятор; 3-- компрессор; 4 -- воздушная труба; 5 -- водоподъемная труба; 6 -- форсунка; 7 -- резервуар

водопонизительная система скважина эрлифт

Эрлифты работают по принципу использования разности удельных весов воды и воздушно-водяной эмульсии.

Воздушная труба служит для подачи сжатого воздуха через специальную форсунку 6, помещенную в водоподъемной трубе, где образуется воздушно-водяная эмульсия, которая, будучи легче воды, по трубе поднимается, в воздухоотделитель, освобождается от воздуха, а вода поступает в сборный резервуар, из которого подается насосами потребителю.

Расчет эрлифта сводится к определению: а) количества воздуха, необходимого для подъема требуемого количества воды; б) необходимой глубины погружения форсунки и в) производительности, давления и мощности компрессора.

Сжатый воздух для эрлифта можно подавать не только специально установленным компрессором, но из сети сжатого воздуха (на промышленных предприятиях) при достаточном количестве и давлении последнего.

Скорость движения воды в водоподъемной трубе до форсунки принимают равной 1--1,5 м/с. Скорость движения смеси воды с воздухом непосредственно над форсункой 3--5 м/с, а в верхней части водоподъемной трубы 6--8 м/с.

Воздушные трубы укладывают с уклоном 0,01--0,05 к скважине. Для удаления конденсата на воздуховоде через 200--300 м устанавливают конденсационные горшки, размещаемые в колодцах.

Основными недостатками эрлифтов является их низкий КПД и необходимость бурения глубокой скважины, поэтому они в данное время в значительной мере вытеснены глубоководными центробежными насосами.

Эрлифты целесообразно применять также во временных установках, например для откачки больших количеств воды из скважины при ее испытании, когда мощность насоса окажется недостаточной [6].

Область применения эрлифтов

Эрлифты различной производительности применяются:

- для подачи активного циркуляционного ила и подъёма сточной жидкости на небольшую высоту на канализационных очистных сооружениях;

- для подачи химических реагентов на водопроводных очистных сооружениях;

- для подачи воды из скважин;

- наиболее важной отраслью применения эрлифтов является нефтедобывающая.

6. Расчет строительного водопонижения

Для обеспечения устройства комплектной КНС в сухих условиях, проектируется система водопонизительных скважин.

Проектом предусматривается контурная водопонизительная система.

Размещение водопонизительных скважин производилось с учётом принятых проектных решений, произведенных инженерно-геологических, гидрогеологических изысканий, строений, возможности сброса откачиваемой воды.

Для фильтрационных расчетов системы водопонизительных скважин приняты следующие исходные данные и гидрогеологические параметры:

· мощность водоносного горизонта Н = 9,0 м;

· коэффициент фильтрации пород 12 м/сут;

· понижение в центре водопонизительной системы, S = 5,0 м (абсолютная отметка пониженного уровня подземных вод 118,4 м);

· статический уровень грунтовых вод 1,4 м от поверхности земли принят для неблагоприятных условий работы водопонизительной системы при максимальном его поднятии.

Требуемая глубина понижения уровня грунтовых вод до абсолютной отметки 118,4 м принята с учётом высоты капиллярного поднятия - на 0,5 м ниже глубины котлована.

Расчёты водопонижения выполнены, исходя из линейного закона фильтрации при установившемся режиме фильтрации и совершенной контурной водопонизительной системе в условиях неограниченного пласта.

Расчёт водопонизительной системы выполнен согласно «Руководству по производству и приемке работ при устройстве оснований и фундаментов (НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, М, 1977 г.).

Расчёт ведётся по формуле:

,

где:

Н - мощность водоносного горизонта, 9,0 м;

k - коэффициент фильтрации пород 12 м/сут;

y - напор в расчётной точке - расстояние от подошвы водоносного горизонта до пониженного уровня в расчётной точке, y = 4,0 м;

x = A при расположении расчётной точки в центре водопонизительной системы, x = A = 11,0 м;

;

R===115 м;

R - отметка понижения уровня подземных вод

Таким образом, приток к контурной водопонизительной системе составит:

=

Таким образом, в соответствии с фильтрационными расчетами, при общем водопритоке к контурной водопонизительной системе 1047 м³/сут (43,6 м³/ч), на площадке строительства проектируется сооружение системы строительного водопонижения при количестве водопонизительных скважин шесть штук. Приток к каждой скважине будет равен: 7,3 м³/ч.

Глубина водопонизительных скважин 13,5 м.

При водопритоке к одной скважине 7,3 м³/ч применяется скважинный электронасосный агрегат ЭЦВ 6-10-80.

При работе водопонизительной системы в центре котлована снижение уровня грунтовых вод будет достаточное для производства строительных работ насухо.

Время достижения требуемого понижения подземных вод в центре водопонизительной системы принято по аналогии с работой аналогичных установок - 3 суток.

Время достижения требуемого понижения подземных вод - дополнительное время работы водопонизительной установки, для достижения необходимого понижения, после которого начинаются работы по устройству буронабивных свай насухо.

Общая продолжительность работы водопонизительных работ составит 12 суток, из них - 3 суток - время достижения требуемого понижения подземных вод и 9 суток - продолжительность работ по строительству КНС в сухих условиях.

Кроме того, предусматривается опытный пуск всей установки и работа её в течение одних суток [3, с. 7-8].

7. Гидрогеологическое обслуживание водопонижения

Задача гидрогеологической службы при водопонижении - обеспечение своевременного контроля за ходом водопонизительных работ с уточнением исходных параметров для корректировки проектных решений.

Для производства гидрогеологических наблюдений строительный участок укомплектовывается участковым гидрогеологом.

Систематические гидрогеологические наблюдения должны начинаться ещё при проведении изысканий и продолжаться до полного осуществления осушительных работ.

В течение всего периода работ по водопонижению необходимо вести журнал, в котором указывается: 1) сведения о расходе воды, откачиваемой насосами, по каждой скважине; 2) сведения об уровнях воды в наблюдательных и водопонизительных скважинах; 3) показания манометров;

4) данные о простоях насосов и их причины; 5) данные об измерении общего объёма откачиваемой воды (расходомер на водосбросном коллекторе); 6) определение химического состава воды.

Результаты измерений заносят в журнал и оформляют в виде графиков и гидрогеологических разрезов на характерные моменты.

Гидрогеологические наблюдения в процессе сооружения водопонизительных устройств

Бурение разведочных, водопонизительных, наблюдательных скважин должно сопровождаться гидрогеологическими наблюдениями.

В результате наблюдений устанавливают глубину залегания, мощность, литологический состав водоносных горизонтов и водоупорных пластов, статические уровни и напоры подземных вод, а также направление грунтового потока.

Гидрогеологические наблюдения при монтаже водопонизительной установки

В эти наблюдения входят проверка и уточнение выбранного проектом интервала для установки фильтра. Перед устройством гравийной обсыпки необходимо проверить качество и гранулометрический состав песчано-гравийной смеси.

Гидрогеологические наблюдения должны подтвердить правильность выбора типа и глубины установки насоса. Наблюдения следует продолжить и пробных запусках водопонизительных скважин, контролируя режим работы насоса, скорость снижения уровня воды и вынос частиц грунта, а также следя за состоянием водоотводной сети и периодически отбирая пробы воды на химический анализ.

Гидрогеологические наблюдения при опытно-производственном водопонижении

Перед включением водопонизительных скважин следует произвести замеры статических уровней во всех скважинах.

Все водопонизительные скважины должны быть снабжены расходомерными устройствами. На водосбросном коллекторе необходимо установить прибор или устройство для измерения общего расхода откачиваемой воды. В первые сутки откачки дебит и динамические уровни замеряют особенно часто - в начальный период через каждые 10-15 минут, затем - через 0,5-1 час и реже по мере выполаживания кривых, характеризующих зависимость снижения уровня и дебита от времени.

После стабилизации режима откачки водопонизительные скважины следует остановить и по всем скважинам проследить за восстановлением уровня подземных вод.

Данные, полученные при замерах, следует нанести на совмещённый график измерения уровня воды и дебита скважин.

Гидрогеологические наблюдения в процессе водопонижения

При производстве водопонизительных работ гидрогеологические наблюдения должны обеспечить контроль за режимом откачки. При этом основное внимание должно быть уделено замерам дебита водопонизительных скважин, общего расхода водопонизительной системы и уровня подземных вод.

Частота замеров определяется условиями работ (но не реже двух раз в смену).

Непосредственно после включения системы в работу замеры уровня и дебита должны проводиться с частотой, достаточной для построения графика зависимости понижения от дебита.

По мере сработки запасов подземных вод дебит скважин снижается.

При уменьшении притока воды к водопонизительной системе в связи с развитием зоны депрессии, возможно отключении некоторых скважин, не допуская при этом повышения заданного уровня подземных вод.

Гидрогеолог участка должен устанавливать необходимое количество рабочих скважин, способных поддерживать сниженный уровень подземных вод.

В период строительной откачки должны производиться систематические наблюдения за состоянием дна и откосов котлована. При обнаружении возрастающих просадок или очагов сосредоточенной фильтрации воды с выносом грунта должны быть незамедлительно приняты меры для ликвидации дефектов.

В случае вынужденных остановок насосов следует вести непрерывные наблюдения за восстановлением уровня подземных вод, пока уровень не достигнет статического положения.

В процессе строительной откачки гидрогеолог периодически отбирает пробы воды для определения количества выносимых частиц грунта, регулярно проверяет состояние водоотводящей сети и принимает своевременные меры для устранения обнаруженных утечек [3, с. 23-25].

8. Охрана окружающей среды

При производстве строительных работ необходимо осуществлять мероприятия по охране окружающей природной среды.

Сброс воды в период сооружения водопонизительных и наблюдательных скважин и их подготовки к работе осуществляется в мелиоративную сеть. Причём, первые порции воды, содержащие большое количество песка, сбрасываются на свободную территорию [3, с. 15]. Сброс воды в период строительного водопонижения по водосборным и водосбросному коллекторам осуществляется в мелиоративную сеть.

При производстве строительно-монтажных работ не допускать запыленности и загазованности воздуха.

8.1 Рекультивация, утилизация отходов, охрана существующих природных условий

В процессе подготовки площадки для размещения бурового и вспомогательного оборудования, транспортировки и монтажа оборудования, в ходе выполнения строительно-монтажных работ и в течение всего периода эксплуатации водопонизительной системы должны соблюдаться меры по охране природных условий:

а) Рекультивация:

До начала монтажа бурового оборудования необходимо произвести снятие плодородного слоя, его складирование и хранение рядом со строительной площадкой во временном отвале. Сохранённый плодородный слой используется для рекультивации, при которой также предусматривается засыпка и утрамбовка отстойников, планировка поверхности.

б) Утилизация отходов:

Оставшийся буровой раствор специальными автоцистернами откачивается из приямков и вывозится подрядчиком на свою производственную базу или на очередной объект для повторного применения. В состав бурового раствора входят: органическая смесь (сапропель) и каустическая сода.

Неиспользованные обсадные трубы и обрезки труб доставляются на базу подрядной организации для централизованной утилизации или вторичного применения. Ожидаемый объём отходов металлических труб разного диаметра 60 кг.

Предусматривается оснащение строительной площадки мусорными контейнерами, в которые производится раздельный сбор строительного и бытового мусора с последующей утилизацией службой заказчика. Ожидаемый объём строительного мусора 0,2 м³, бытового мусора - 0,1 м.

в) Охрана существующих природных условий:

При производстве водопонижения (согласно Водному Кодексу глава 15, статья 61) предусматривается отвод воды, откачиваемой из скважин. Отвод воды осуществляется по временному стальному коллектору диаметром 219 мм. Сброс воды осуществляется по водосбросному коллектору диаметром 219 мм в канал. Расчётный водоприток в процессе водопонижения составит 1047 м³/сут. В период работ будут соблюдены мероприятия по обеспечению сохранности откосов и дна канала от размывания сбрасываемой водой. Природные подземные воды отложений четвертичной системы по своему химическому составу не окажут отрицательного воздействия на окружающую среду.

С целью предотвращения загрязнения подземных вод предусматривается ликвидационный тампонаж всех водопонизительных и наблюдательных скважин по окончании работ по водопонижению. Тампонаж будет производиться заполнением скважин глиной или другим местным грунтом сразу после извлечения фильтровых колонн.

Для предотвращения попадания загрязнения в водоносные горизонты в процессе водопонизительных работ предусматривается оборудование устья водопонизительных скважин опорной плитой, а наблюдательных скважин - специальной крышкой.

8.2 Противорадиационные мероприятия

Буровое оборудование, инструмент и материалы доставлять на подготовленные площадки с территории свободной от радиационного загрязнения автомобильным транспортом при соблюдении условий:

- фильтр и эксплуатационный насос укрываются в полиэтиленовую пленку или прорезиненную ткань;

- гравий для обсыпки фильтра доставляется в герметизированной таре;

Доставленные на объект оборудование, инструменты и материалы проходят проверку на радиоактивное заражение и при необходимости подвергаются дезактивации существующими средствами вне рабочей площадки.

Вода для приготовления промывочной жидкости, цементных растворов и других технологических целей доставляются на площадку автоцистернами из источников не содержащих радиационное загрязнение.

В процессе производства работ осуществлять систематический дозиметрический контроль радиационной обстановки и уровня радиационного загрязнения работающих и технических средств [3, с. 26-27].

Заключение

Во время выполнения курсового проекта мною была изучена методика производства строительного водопонижения на объекте «Проект застройки участка индивидуального строительства № 15 в юго-восточной части Новобелицкого района г. Гомеля». Строительное водопонижение разработано на основании задания на его проектирование, а также в соответствии с действующими нормативными документами и прейскурантами.

Помимо общей характеристики района строительства, также были изучены способы организации строительства, которые раскрывают важные элементы, методы и принципы для производства работ по водопонижению на изучаемой территории.

Исходя из полученных данных по технологии сооружения водопонизительной системы и гидрогеологическому обслуживанию водопонижения были более глубоко изучены такие дисциплины как: «Методика буровых работ» и «Инженерная геология».